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将来人类移民火星,和地球怎么通话?唯有这种技术能做到即时通信

 科普大世界 2020-01-16

今年将会有火星冲日的时刻,目前火星也正在向地球靠近中,因此今年被认为是极好的“火星探索年”,我国和美国、欧洲、俄罗斯等的航天机构都有火星探索计划,未来一段时期内,人类将迎来“探火”热潮期。

探索火星是为了将来登陆火星和向火星移民,届时人类可以在火星表面建立封闭式基地,人类可以在其中模拟地球表面的生态环境,在里面就像在地球表面一样生活,不过在这个时候,火星上的人类与地球上的人类通信打电话的话,就会出现一个延时的难题,因为火星离地球太远了。

火星在距离地球最近的时候不到5500万公里,最远的时候则接近4亿公里,即便以每秒30万公里的光速传播通信信号,也需要历时很长时间,在火星上说上一句话,无线电传播需要历时183.3秒才能到达地球,也就是说地球上的人,需要在三分多钟之后才能听到火星上的人刚说过的一句话,而如果在最远的距离上,那么无线电信号就需要传播1333.3秒钟才能到达,也就是说需要历时22.2分钟才能听到来自火星上的人的话语,很显然这是很不方便的。

有办法解决这个问题吗?这或许就需要用到量子纠缠了,量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统中的物理现象,其中的基本粒子会有某种状态上的共性,比如两个基本粒子属于一个量子系统,那么改变其中一个粒子的状态,另一个粒子的状态也会跟着改变。

以两颗向相反方向移动但速率相同的电子为例,即使将它们横跨整个太阳系,也仍会保持关联性,当其中一颗电子状态发生变化,那么另一颗也会几乎同时发生相应的状态变化,这是量子纠缠现象,很显然,利用这种方式来传递某种信息,要比用光和无线电来传播信息可以节省大量时间,因为如果用光速横跨海王星的环形轨道,也需要历时500分钟,大约8.3个小时,而利用量子纠缠现象的话,信息传递则几乎可以同时进行。

目前还无法说清量子纠缠的速度到底有多快,也无法说清,他们可以在多么遥远的距离上才有效,甚至无法具体说清这种“鬼魅似的超距作用(爱因斯坦语)”,一般认为是因为在量子的世界里,当几个粒子彼此相互作用后,由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,因此无法单独描述单个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,那么各个粒子表现出来的共性状态就被叫做量子纠缠或者量子缠结。

这样的纠缠的技术成熟之后,那么人类移民到火星上后,火星与地球之间的通讯将不再是问题,进行即时的电话和视频应该也都是可以实现的。

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